* Эксперимент по поиску ПЕнтаКварка в Упругом Рассеянии (и реакции – p K S 0 ) И.Г. Алексеев, И.Г. Бордюжин, Д.В. Калинкин, В.П. Канавец, Л.И. Королева, - презентация

1 * Эксперимент по поиску ПЕнтаКварка в Упругом Рассеянии (и реакции – p K S 0 ) И.Г. Алексеев, И.Г. Бордюжин, Д.В. Калинкин, В.П. Канавец, Л.И. Королева, Б.В. Морозов, В.М. Нестеров, В.В. Рыльцов, Д.Н. Свирида, П.С. Смирнов, А.Д. Сулимов, Д.А. Федин, М.М. Шестакова, Б.М. Шурыгин ИТЭФ, Москва В.А. Андреев, В.В. Голубев, А.Б. Гриднев, А.И. Ковалев, Н.Г. Козленко, В.С. Козлов, А.Г. Крившич, В.А. Кузнецов, Д.В. Новинский, В.В. Сумачев, В.И. Тараканов, В.Ю. Траутман, Е.А. Филимонов ПИЯФ, Гатчина M. Sadler ACU, Abilene Спектроскопия легких барионов Установка ЭПЕКУР – первые результаты Этап 2 эксперимента Развитие барионной спектроскопии на ускорителе ИТЭФ. Эксперимент ЭПЕКУР. Семинар секции 3 Ученого совета ИТЭФ, 30 октября 2012 года 1

2 2 И.Г. Алексеев (ИТЭФ) PDG 2012 QM - кварковая модель - S. Capstick and W. Roberts, Phys. Rev. D49, 4570; D57, 4301; D58, До энергии 2.4 ГэВ предсказывается 45 N- резонансов, наблюдается меньше половины. Ускоритель ИТЭФ единственный в мире с действующими пионными пучками соответствующих энергий.

3 3 Антидекуплет пентакварков ? Original prediction – N***(1710) From modified PWA – 1680 or ) R. Arndt et al., Phys.Rev. C69 (2004) И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

4 4 M.J Amaryan et al. Phys.Rev. C85 (2012) MC MC cor The same CLAS statistics of 2004 (g11a run period) as in R. De Vita et al., [CLAS Collaboration], Phys. Rev. D74, (2006) A narrow structure at K S missing mass M X (K S ) = GeV with a Gaussian width = GeV for the reaction γppK S K L when M(K S K L ) = m ϕ and t Θ

5 5

6 6 PDG 2012

7 7 GRAAL γ+d(ηn)+p

8 ELSA 8

9 MAMI arXiv: [nucl-ex] 9

10 Resonance parameters within safe reach by the experiment: This provides a good coverage of both theoretical and experimental expectations. 10 И.Г. Алексеев (ИТЭФ) and Formation – type experiment. Extremely high invariant mass resolution (~0.6 MeV), provided by high momentum resolution of the magneto-optic channel 0.1%. High statistical precision: 0.5% for elastic scattering and 1% for K -production. Magnetless spectrometer with drift chambers. Liquid hydrogen target. Very small amount of matter on the particle paths. ЭПЕКУР: Не только узкие резонансы… Precise cross section measurements: p p: d /d – 0.5% statistical precision and 1 MeV momentum step p K 0 : REAC – 1% statistical precision and the same step Very important data for PWA Usual resonace P11 N(1710)*** -polarization in the reaction p K 0 - an order of magnitude better precision then the best data available now - NIMROD (78)

11 Setup for elastic scattering Proportional chambers with 1mm pitch and 40 um aluminum foil potential electrode in the first focus (1FCH1-4) and in front of the target (2FCH1-4). Liquid hydrogen target with beryllium outer shell and mylar hydrogen container. The target diameter is 40 mm and the length along the beam ~250 mm. 8 modules of drift chambers with hexagonal structure to measure tracks of particles produced. Trigger scintillation counters S1, S2, A1. NMR system for measurement field in the magneto-optic channel dipoles with precision better 0.1%. Triggers: Main = S11FCH S2 2FCH (!A1) With prescale: Mom1F = S11FCH S2 2FCH BeamPos = S11FCH2FCH A1 p 11И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

12 A prototype chamber with one coordinate and 2 mm pitch. The beam Two coordinate chambers with 1 mm pitch. Magnetic quadruple Proportional chambers with 1 mm pitch Manufactured and tested: 8 two-coordinate chambers 200х200 mm 40 um aluminum foil was used for potential electrodes Magic gas mixture 3200 channels of front-end electronics 100-channel front-end board, including signal amplification and shaping, digital delay line, trigger block recording and sending via USB 2.0 interface Test with -source Proportional chambers in the first focus of the magneto-optic channel 12И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

13 Front-end electronics: 6 24-channel boards Drift chamber module X (wires along the short side) under test at ITEP accelerator. A Y module could be seen behind the X module. Drift chambers with hexagonal structure 0 1 м 0.5 м The beam Efficiency > 99% Precision < 0.2 mm 13И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

14 FPGACPU USB 2.0 Питание и триггер Платы - Nucl.Instrum.Meth.A578: , 2007 Входы Усилители Компараторы 14И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

15 Liquid hydrogen target Liquid level Liquid hydrogen The mylar container L=25 cm, 40 mm. Beryllium outer shell Tested with liquid neon and hydrogen. LqHe Heat exchange block mylar container Н2Н2 liquid gas While filling with hydrogen Mylar container Pion beam Lq H 2 IN H 2 Gas OUT 15 Благодарим лабораторию 301 за предоставленные теплообменник и пульт. И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

16 Калибровка импульса канала по импульсу ускорителя 16 2 й фокус Внутрненняя бериллиевая мишень 1 й фокус Поворотный магнит Пропорциональные камеры Датчик ЯМР p + 7 Be p + 7 Be* первое возбуждение Импульсы ускорителя: 1.06, 1.20 и 1.30 ГэВ/с. Разрешение по импульсу 0.06%. И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

17 I.G Alekseev (ITEP) 17 Drift chambers Proportional chambers Hodoscope Liquid hydrogen target heat exchanger Engineering run (December 2008) 7 millions of triggers were written with the liquid hydrogen target 17И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

18 Триггер 18 Основной триггер – срабатывание камер и пучковых счетчиков плюс отсутствие сигнала в антисчетчике – очень мягкий триггер. Счетчик перед мишенью Антисчетчик Мажоританое совпадение 3 из 8 пропорциональных камер ~10 тысяч триггеров за сброс при способности системы принять более 100 тысяч. Упругие события – около 2% И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

19 Набор статистики 19 Особая благодарность коллективу ускорителя ИТЭФ! π - p, 0.46 млрд. π - p, 1.25 млрд. π + p, 0.67 млрд. π + p, 0.28 млрд. π - p, 0.29 млрд. И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

20 Resonances and channel thresholds in the differential cross section Resonance influence on the cross section Other channel threshold influence on the cross section π - pK 0 Σ 0 – M inv = MeV P beam = 1033 MeV/c π - pK + Σ - – M inv = MeV P beam = 1035 MeV/c π - pωn – M inv = MeV P beam = 1092 MeV/c π + pK + Σ + – M inv = MeV P beam = 1021 MeV/c S-wave only Any wave N(1685) – M inv =1685 МэВ P beam = 1024 MeV/c Energy 20 А.И. Базь, Я.Б. Зельдович, А.М. Переломов И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

21 21И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно Введен резонанс в волне P11 Г=6 МэВ, Г упр /Г = 0.05 Наблюдается узкая особенность при P lab = МэВ/с. Для выяснения природы и квантовых чисел на март 2012 года был запланирован набор большой статистики в узкой области P lab = МэВ/с.

22 22 ЭПЕКУР – этап 2 Основные типы событий для KΛ: 4 частицы вперед протон и 2 пиона вперед, один пион вбок или вверх (вниз). Имеющиеся ДК Широкоформатные ДК Времяпролетный годоскоп 22И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Нейтронный счетчик Время- проекционная камера Реакции: Временное разрешение пс,,

23 23 Испытание широкоформатной дрейфовой камеры И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

24 24 Испытание криорефрижератора криостат компрессор крирефрижератор контроллер термостатирования контроллер турбомолекулярного насоса турбомолекулярный насос контроллер вакуумметра вакуумметр И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

25 Статус и планы 25 Собрана и запущена установка по прецизионному измерению упругого пион-протонного рассеяния. Достигнуты: эффективность регистрации треков в дрейфовых камерах – выше 99%. точность измерения импульса частиц пучка не хуже 0.1% качество нормировки не хуже 0.7% Набрана статистика 2.95 млрд. событий. Ведется обработка. Предварительные результаты демонстрируют особенность в области импульсов МэВ/с. Установка практически не пострадала от пожара. Ведется очистка электроники и камер от копоти. ЭПЕКУР – этап 2 План - за два года собрать установку для измерения реакций π - pKΛ, π - pηn и др. Сконструирован и изготовлен новый теплообменник мишени для работы от криорефрижератора. Ведутся сборка и испытания. Изготовлена первая камера в 4 раза большей площади. Начато изготовление 2 ой и 3 ей. Нужно 4 камеры. Изготовлена вся электроника для дрейфовых камер. Закуплено около половины необходимых для времяпролетного годоскопа ФЭУ 9814В ET Enterprises, ведется изготовление механических элементов. Начато конструирование времяпроекционной камеры и нейтронного счетчика. И.Г. Алексеев (ИТЭФ)

26 Если переносить эксперимент, то куда? 26 Нуклотрон ОИЯИ – нет готового пучка, время работы ускорителя на потребителей – несколько недель в году; У70 ИВФЭ – нет готового пучка, время работы ускорителя – 1.5 месяца в году; SIS18 GSI – недостаточная энергия (4.5 ГэВ) => недостаточная интенсивность пионного пучка; AGS BNL – на 100% задействован как инжектор RHIC, закрыты все fixed-target программы. Main Injector synchrotron, Fermilab – можно рассматривать после завершения первой стадии реконструкции в 2016 году. JPARK – большая конкуренция за пучки, которые должны быть полностью запущены в 2015 году. PS CERN – нет готового пучка. И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Ускоритель ИТЭФ – оптимален для нашего эксперимента.

27 27И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

28 28И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

29 29И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

30 Наблюдается некоторая нерегулярность. Мы планируем набрать еще статистику в узкой области для ее исследования. 30И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

31 31И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

32 32И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

33 33И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно

34 34И.Г. Алексеев (ИТЭФ) Предварительно